O aumento da produção de alimentos é necessário para atender às necessidades da população mundial. Nesse sentido, os pesticidas são parte integrante das práticas agrícolas modernas que visam aumentar a produtividade das colheitas. O uso generalizado de pesticidas sintéticos na agricultura tem demonstrado causar grave poluição ambiental e problemas de saúde humana. Os pesticidas podem bioacumular-se nas membranas celulares humanas e prejudicar as funções humanas por meio do contato direto ou do consumo de alimentos contaminados, o que é uma importante causa de problemas de saúde.
Os parâmetros citogenéticos utilizados neste estudo mostraram um padrão consistente indicando que o ometoato exerce efeitos genotóxicos e citotóxicos em meristemas de cebola. Embora não haja evidências claras dos efeitos genotóxicos do ometoato em cebola na literatura existente, um grande número de estudos investigou os efeitos genotóxicos do ometoato em outros organismos de teste. Dolara et al. demonstraram que o ometoato induziu um aumento dependente da dose no número de trocas de cromátides irmãs em linfócitos humanos in vitro. Da mesma forma, Arteaga-Gómez et al. demonstraram que o ometoato reduziu a viabilidade celular em queratinócitos HaCaT e células brônquicas humanas NL-20, e o dano genotóxico foi avaliado usando um ensaio cometa. Da mesma forma, Wang et al. observaram aumento no comprimento dos telômeros e aumento da suscetibilidade ao câncer em trabalhadores expostos ao ometoato. Além disso, em apoio ao presente estudo, Ekong et al. demonstraram que o ometoato (o análogo de oxigênio do ometoato) causou uma diminuição no IM em A. cepa e causou lise celular, retenção cromossômica, fragmentação cromossômica, alongamento nuclear, erosão nuclear, maturação prematura dos cromossomos, agrupamento de metáfase, condensação nuclear, viscosidade da anáfase e anormalidades das pontes c-metafase e anáfase. A diminuição nos valores de IM após o tratamento com ometoato pode ser devido à desaceleração da divisão celular ou à falha das células em completar o ciclo mitótico. Em contraste, o aumento de MN e anormalidades cromossômicas e fragmentação do DNA indicou que a diminuição nos valores de IM estava diretamente relacionada ao dano ao DNA. Entre as anormalidades cromossômicas detectadas no presente estudo, os cromossomos pegajosos foram os mais comuns. Essa anormalidade específica, que é altamente tóxica e irreversível, é causada pela adesão física de proteínas cromossômicas ou pela interrupção do metabolismo do ácido nucleico na célula. Alternativamente, pode ser causada pela dissolução de proteínas que encapsulam o DNA cromossômico, o que pode, em última análise, levar à morte celular42. Cromossomos livres sugerem a possibilidade de aneuploidia43. Além disso, pontes cromossômicas são formadas pela quebra e fusão de cromossomos e cromátides. A formação de fragmentos leva diretamente à formação de MN, o que é consistente com os resultados do ensaio cometa no presente estudo. A distribuição desigual da cromatina se deve à falha na separação das cromátides na fase mitótica tardia, o que leva à formação de cromossomos livres44. O mecanismo exato da genotoxicidade do ometoato não está claro; no entanto, como um pesticida organofosforado, ele pode interagir com componentes celulares, como nucleobases, ou causar danos ao DNA, gerando espécies reativas de oxigênio (ROS)45. Assim, os pesticidas organofosforados podem causar o acúmulo de radicais livres altamente reativos, incluindo O2−, H2O2 e OH−, que podem reagir com bases de DNA em organismos, causando danos ao DNA direta ou indiretamente. Também foi demonstrado que essas ROS danificam enzimas e estruturas envolvidas na replicação e no reparo do DNA. Em contraste, foi sugerido que pesticidas organofosforados passam por um processo metabólico complexo após a ingestão por humanos, interagindo com múltiplas enzimas. Eles propõem que essa interação resulta no envolvimento de várias enzimas e dos genes que as codificam nos efeitos genotóxicos do ometoato40. Ding et al.46 relataram que trabalhadores expostos ao ometoato apresentaram aumento no comprimento dos telômeros, o que foi associado à atividade da telomerase e ao polimorfismo genético. No entanto, embora a associação entre as enzimas de reparo de DNA do ometoato e o polimorfismo genético tenha sido elucidada em humanos, essa questão permanece sem resposta para as plantas.
Os mecanismos de defesa celular contra espécies reativas de oxigênio (ROS) são aprimorados não apenas por processos antioxidantes enzimáticos, mas também por processos antioxidantes não enzimáticos, dos quais a prolina livre é um importante antioxidante não enzimático em plantas. Níveis de prolina até 100 vezes maiores que os valores normais foram observados em plantas estressadas56. Os resultados deste estudo são consistentes com os resultados33 que relataram níveis elevados de prolina em mudas de trigo tratadas com ometoato. Da mesma forma, Srivastava e Singh57 também observaram que o inseticida organofosforado malation aumentou os níveis de prolina na cebola (A. cepa) e também aumentou as atividades da superóxido dismutase (SOD) e da catalase (CAT), reduzindo a integridade da membrana e causando danos ao DNA. A prolina é um aminoácido não essencial que está envolvido em uma variedade de mecanismos fisiológicos, incluindo formação de estrutura de proteína, determinação da função de proteína, manutenção da homeostase redox celular, eliminação de oxigênio singlete e radicais hidroxila, manutenção do equilíbrio osmótico e sinalização celular57. Além disso, a prolina protege enzimas antioxidantes, mantendo assim a integridade estrutural das membranas celulares58. O aumento dos níveis de prolina em cebolas após a exposição ao ometoato sugere que o corpo utiliza prolina como superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) para proteger contra a toxicidade induzida por inseticidas. No entanto, semelhante ao sistema antioxidante enzimático, a prolina demonstrou ser insuficiente para proteger as células da ponta da raiz da cebola contra danos causados por inseticidas.
Uma revisão da literatura mostrou que não há estudos sobre os danos anatômicos de raízes de plantas causados por inseticidas ometoato. No entanto, os resultados de estudos anteriores sobre outros inseticidas são consistentes com os resultados deste estudo. Çavuşoğlu et al.67 relataram que os inseticidas de amplo espectro tiametoxam causaram danos anatômicos em raízes de cebola, como necrose celular, tecido vascular pouco claro, deformação celular, camada epidérmica pouco clara e formato anormal dos núcleos do meristema. Tütüncü et al.68 indicaram que três doses diferentes de inseticidas metiocarb causaram necrose, danos às células epidérmicas e espessamento da parede celular cortical em raízes de cebola. Em outro estudo, Kalefetoglu Makar36 descobriu que a aplicação de inseticidas avermectina em doses de 0,025 ml/L, 0,050 ml/L e 0,100 ml/L causou tecido condutor indefinido, deformação das células epidérmicas e danos nucleares achatados em raízes de cebola. A raiz é o ponto de entrada para produtos químicos nocivos entrarem na planta e também é o principal local mais suscetível a efeitos tóxicos. De acordo com os resultados do MDA do nosso estudo, o estresse oxidativo pode levar a danos na membrana celular. Por outro lado, é importante reconhecer que o sistema radicular também é o mecanismo de defesa inicial contra tais perigos69. Estudos mostraram que os danos observados às células do meristema da raiz podem ser devido ao mecanismo de defesa dessas células impedindo a absorção de pesticidas. O aumento nas células epidérmicas e corticais observado neste estudo é provavelmente resultado da redução da absorção química pela planta. Esse aumento pode resultar em compressão física e deformação de células e núcleos. Além disso,70 foi sugerido que as plantas podem acumular certos produtos químicos para limitar a penetração de pesticidas nas células. Esse fenômeno pode ser explicado como uma mudança adaptativa nas células do tecido cortical e vascular, nas quais as células engrossam suas paredes celulares com substâncias como celulose e suberina para impedir que o ometoato penetre nas raízes.71 Além disso, o dano nuclear achatado pode ser resultado da compressão física das células ou do estresse oxidativo que afeta a membrana nuclear, ou pode ser devido a danos ao material genético causados pela aplicação de ometoato.
O ometoato é um inseticida altamente eficaz amplamente utilizado, especialmente em países em desenvolvimento. No entanto, como acontece com muitos outros pesticidas organofosforados, ainda existem preocupações quanto ao seu impacto no meio ambiente e na saúde humana. Este estudo teve como objetivo preencher essa lacuna de informação avaliando de forma abrangente os efeitos prejudiciais dos inseticidas ometoato em uma planta comumente testada, A. cepa. Em A. cepa, a exposição ao ometoato resultou em retardo de crescimento, efeitos genotóxicos, perda da integridade do DNA, estresse oxidativo e danos celulares no meristema da raiz. Os resultados destacaram os impactos negativos dos inseticidas ometoato em organismos não alvo. Os resultados deste estudo indicam a necessidade de maior cautela no uso de inseticidas ometoato, dosagem mais precisa, maior conscientização entre os agricultores e regulamentações mais rigorosas. Além disso, esses resultados fornecerão um ponto de partida valioso para pesquisas que investiguem os efeitos dos inseticidas ometoato em espécies não alvo.
Estudos experimentais e estudos de campo de plantas e suas partes (bulbos de cebola), incluindo coleta de material vegetal, foram realizados de acordo com normas e regulamentos institucionais, nacionais e internacionais relevantes.
Horário da publicação: 04/06/2025